與其用它語言一樣Rust也支持泛型，這里記錄儀一下泛型的用法、特別是關(guān)聯(lián)類型associated type.
泛型系統(tǒng)
每種語言支持泛型的程度不一樣，根據(jù)<<An Extended Comparative Study of Language
Support for Generic Programming>>的描述，語言對泛型的支持基本可以用下面的表來評評估：

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1. multi-type concepts
   類型參數(shù)可以出現(xiàn)在struct, enum 以fn中。

   
   
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泛型也可以出現(xiàn)在method上.

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Rust支持使用多個泛型參數(shù)，代表兩個不同的類型：
make_tuplepair<T, U>(a: T, b: U) -> (T, U) {
(a, b)
}
struct paIr<T,U>{
x:T,
y:U
}
無論是單參數(shù)，還是多參數(shù)，都可以增加對參數(shù)的約束：
fn find_max<T : PartialOrd> (list : &[T]) -> T {
let mut max = &list[0];
for &i in list.iter() {
if i > max {
max = &i;
}
}
max
}
要使用比較操作'>'，T必須實現(xiàn)PartialOrd（trait），否則系統(tǒng)在編譯的時候會報錯。
fn some_function<T:Display, U:clone>(t: T, u: U) -> i32
{
....
}

2. Multiple constaints
   Rust允許泛型參數(shù)具有多個約束，以上面過find_max為例，我們將對list[0]引用改為move（去掉&），這時候我們需要增加額外的約束。

   
   
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   當泛型參數(shù)有多個約束時，通常使用where語句的方式表示：

   
   
   image.png

3. Associated type access
   rust的關(guān)聯(lián)類型與trait的泛型有關(guān)，允許trait 內(nèi)部定義新類型。
   關(guān)聯(lián)類型使用Type在trait內(nèi)部定義一個占位符，具體實現(xiàn)時聲明占位符的類型。我們最常見的寫法如下：

   
   
   image.png
   
   

   type 定義的Item只是一個類型占位符，在具體實現(xiàn)時聲明Item的具體類型。
   另外，與泛型相比較，可以提高代碼的可讀性，如下實現(xiàn)一個contain的類型， 需要在實現(xiàn)方法上注明具體類型，同時比較復雜的包含關(guān)系是，需要聲明所有的泛型參數(shù)：

   
   
   image.png
   
   但如果改用關(guān)聯(lián)類型，可讀性就會大大提高：
   
   image.png
   
   但是關(guān)聯(lián)類型與泛型還是存在重要的不同，來源于其聲明方式：
   //關(guān)聯(lián)類型
   

   impl Contains for Container {
   }
   //泛型
   impl<i32,i32> Contains for Container {
   }
   關(guān)聯(lián)類型的方式只能聲明一次，而泛型可以聲明多次，泛型可以對不同的具體類型進行聲明，以上名的關(guān)聯(lián)類型具體來看看泛型的聲明：

   
   
   image.png

4. Constraints on associated type
   這個Rust 中的關(guān)聯(lián)類型也可以加限制，通過聲明需要實現(xiàn)的trait來限制 ， 參考 關(guān)聯(lián)類型定義。
   An associated type declaration declares a signature for associated type definitions. It is written as type, then an identifier, and finally an optional list of trait bounds.
   

   image.png
   
   如上圖， 在關(guān)聯(lián)類型的具體實現(xiàn)時，需要type的具體類型滿足同時實現(xiàn)Debug的限制。

5. Retroactive modeling

6. type ailase
   rust 通過Type 關(guān)鍵字來聲明一個類型的別名：
   語法：type Name = ExistingType;

type Meters = u32;
type Kilograms = u32;

let m: Meters = 3;
let k: Kilograms = 3;

assert_eq!(m, k);
類型別名的寫法，類似于關(guān)聯(lián)類型，實際上也確實有關(guān)聯(lián)算是特殊一種類型別名(Associated types are type aliases associated with another type
)

7. Separate compilation

8. Implicit argument deduction

除了通過上面的不同標準來熟悉泛型在Rust中的應用，下面還還總結(jié)了一些沒有在標準的功能，以及一些很特別的用法。
a. 泛型默認類型

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這里Add<RHS = Self>是默認泛型類型參數(shù)，表示如果不顯示指定泛型類型，就默認泛型類型為Self。
當使用泛型類型參數(shù)時，可以為泛型指定一個默認的具體類型。如果默認類型就足夠的話，這消除了為具體類型實現(xiàn) trait 的需要。為泛型類型指定默認類型的語法是在聲明泛型類型時使用 <PlaceholderType=ConcreteType>。

b. rust 文檔中提到的一種container的寫法
trait Container {
type E;
fn empty() -> Self;
fn insert(&mut self, elem: Self::E);
}
impl<T> Container for Vec<T> {
type E = T;
fn empty() -> Vec<T> { Vec::new() }
fn insert2(&mut self, x: T) { self.push(x); }
}

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上面這個容器的寫法， Type 定義的關(guān)聯(lián)類型在impl的時候仍是不知道的， 這樣感覺擴展了關(guān)聯(lián)類型的使用范圍。

c. 幻影類型 Phantom Type
幻影類型，是不會存儲任何數(shù)據(jù)，利用泛型約束的特點，用于編譯期的檢查等，不會影響運行期行為。 幻影類型和std::marker::PhantomData幻影數(shù)據(jù)一起使用，PhantomData作為標志符表示不存在的數(shù)據(jù)，只用來占位消費幻影類型。
// A phantom tuple struct which is generic over A with hidden parameter B.
struct PhantomTuple<A, B>(A,PhantomData<B>);

// A phantom type struct which is generic over A with hidden parameter B.
struct PhantomStruct<A, B> { first: A, phantom: PhantomData<B> }
如上，B是幻影類型，和PhantomData一切占位，實際不存儲任何數(shù)據(jù)。

網(wǎng)上有一篇博客專門講 Phantom Type， 提到了下面幾種用法：

• Compile time type check
  如下圖，

  
  
  image.png

• Unused lifetime parameters
  在寫一些unsafe的代碼(FFI,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))，我們常會遇到在定義struct的時候type或者lifetime和struct 是邏輯是關(guān)聯(lián)的,但卻不是struct字段的一部分。列入如下代碼， 只包含unsafe 指針，由于語法規(guī)范沒有a，所以直接在struct字段上聲明‘a(chǎn)會報錯：

  
  
  image.png
  
  

  但是我們確實希望iter具有'a的聲明周期，如同聲明。這時候我們可以通關(guān)添加幻影類型，來實現(xiàn)。

  
  
  image.png
  
  這樣，Iter的lifetime是 ‘a(chǎn) 也就是不能超過 ‘a(chǎn) 的生命周期.

• Unused type parameters
  這里和上邊的情況類似這次是FFI場景下,Rust也是禁止在struct中定義未使用的類型參數(shù),這種情況用PhantomData進行包裹.下圖也是網(wǎng)上其它博客給出的例子。

  
  
  image.png
  
  

  如上圖代碼， resource_type 實際上是一個擁有未定義類型R的站位屬性字段。

• Ownership and the drop check
  雖然Rust中有各種規(guī)則保證聲明周期管理，但事后有時候也不好用：
  下面這個代碼片段服務編譯通過，因為編譯器服務確定inspector, days誰的聲明周期更長，如果day的生命周期短，inspector = Inspector(&days);就會造成空指針。
  struct Inspector<'a>(&'a u8);

impl<'a> Drop for Inspector<'a> {
fn drop(&mut self) {
// 1. 因為無法確認days和inspector的生命周期到底誰長,如果days先被drop這里就會構(gòu)成閑空指針
println!("I was only {} days from retirement!", self.0);
// 2. 現(xiàn)在的編譯器還沒有智能到能看出drop的方法實現(xiàn)即使不使用也不能通過編譯
//println!("Just drop!");
}
}

fn main() {
let (inspector, days);
days = Box::new(1);
inspector = Inspector(&days);
}

rust里，struct內(nèi)有生命周期參數(shù)的，要求使用生命周期的參數(shù)生命周期長于struct, 這樣才不會造成空指針。
在上例中，Inspector生命有自己的drop方法和一個引用參數(shù)（&），而在main函數(shù)實例化時，我們看到這個引用參數(shù)是days。
上面的這份代碼，編譯的時候會報錯，提示不能確定days的生命周期是否足夠長，原因是這樣的：

1. let (inspector, days); inspector 在day的前面聲明，根據(jù)rust的規(guī)則，一個scope的變量已聲明的反序drop掉（當超出scope時）。所以，days會在inspector前面被drop掉。
2. inspector = Inspector(&days);days作為引用參數(shù)傳給了inspector， 這是后rust需要， days的聲明周期長于inspector. 總結(jié)為：對于一個實現(xiàn)了Drop的范型類型對于它的范型參數(shù)必須嚴格的超過它
3. 通過#[may_dangle]明確指明不會去使用借用的數(shù)據(jù)

3。inspector 聲明了自己的drop trait的實現(xiàn)，drop函數(shù)會在inspector被drop的時候調(diào)用。 但是問題來了， 編譯器無法判斷是否drop函數(shù)中有引用days。
所以當執(zhí)行完inspector = Inspector(&days); 到達scope的終點時：rust開始先drop days；rust 在開始調(diào)用inspector的drop方法，開始 drop inspector。在這個方法里，如果引用了days的值 println!("I was only {} days from retirement!", self.0); 和顯然就產(chǎn)生了空指針。
為了避免這個錯誤，rust的編譯器在發(fā)現(xiàn)某個struct有自己實現(xiàn)drop, 并引用了統(tǒng)一作用范圍的參數(shù)，該參數(shù)優(yōu)先收回時，會自動報編譯錯誤。
直接改上面這段錯誤的方式：
方法一. 移除自己實現(xiàn)的drop方法。
方法二. 修改變量定義順序， let (days,inspector ); 滿足：對于一個實現(xiàn)了Drop的范型類型對于它的范型參數(shù)必須嚴格的超過它

對于下面一個Vec類型：
struct Vec<T> {
data: *const T, // *const for variance!
len: usize,
cap: usize,
}
雖然沒有’a 聲明周期參數(shù)，檢查也不會報錯，但是drop檢查器會認為Vec 并不擁有T, 兩者之間不存在約束（聲明周期約束），這就會導致可能在drop函數(shù)中訪問到已經(jīng)被析構(gòu)的數(shù)據(jù)導致懸空指針（例如自己實現(xiàn)drop并訪問T）. 這個問題可以通過PhantomData來解決這個問題：

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另一重方式，是參考標準庫中的Unique<T>工具類，它默認實現(xiàn)了上面的功能。
額外的參考：

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1. dropck
2. phantom-data